高慶偉（河南省鍋爐壓力容器安全檢測(cè)研究院，河南 鄭州 450000）

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超聲探傷技術(shù)在無損檢測(cè)中的應(yīng)用

高慶偉
（河南省鍋爐壓力容器安全檢測(cè)研究院，河南 鄭州 450000）

摘 要：隨著我國社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，當(dāng)前我國的科學(xué)技術(shù)也取得了較好的發(fā)展，超聲探傷技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的無損檢測(cè)中都有著較為廣泛的應(yīng)用，如建筑、機(jī)車、醫(yī)療、鍋爐等領(lǐng)域，本文主要分析了超聲探傷技術(shù)在無損檢測(cè)中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：超聲探傷技術(shù)；無損檢測(cè)；應(yīng)用

超聲探傷技術(shù)在很多領(lǐng)域的無損檢測(cè)中都有著較好的應(yīng)用，同時(shí)它具有檢測(cè)精度高、檢測(cè)時(shí)間短等優(yōu)勢(shì)，因此探究超聲探傷技術(shù)在無損檢測(cè)中的應(yīng)用就有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、超聲探傷技術(shù)簡(jiǎn)述

1 具體定義

超聲波無損探傷可以簡(jiǎn)稱為NDI，它是由超聲無損檢測(cè)延伸和發(fā)展而來的，在實(shí)際的超聲探傷技術(shù)操作中，主要用到以下一些設(shè)備：超聲探傷儀、耦合劑、探頭以及標(biāo)準(zhǔn)試塊等。超聲探傷技術(shù)主要是用來檢測(cè)鑄件的氣泡、縮孔、夾渣、焊接裂紋以及是否焊透等，同時(shí)還能對(duì)這些器件厚度進(jìn)行有效測(cè)定。隨著我國科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，超聲無損檢測(cè)技術(shù)也在不斷創(chuàng)新、發(fā)展，并且超聲無損技術(shù)已經(jīng)成為檢測(cè)材料或是結(jié)構(gòu)的一種重要技術(shù)方法，同時(shí)它也更好地推動(dòng)了我國超聲探傷技術(shù)的快速發(fā)展?？傮w來講，超聲檢測(cè)技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)，而且這項(xiàng)技術(shù)所采用的超聲波并不會(huì)對(duì)人體有任何的危害，也不會(huì)影響系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)，因此超聲檢測(cè)技術(shù)成為檢測(cè)材料或是結(jié)構(gòu)最為重要且常用的一種技術(shù)檢測(cè)方法。而由超聲檢測(cè)技術(shù)延伸發(fā)展而來的超聲探傷技術(shù)的性能則更好，不但靈敏性強(qiáng)、穿透力好、檢測(cè)速度快，同時(shí)檢測(cè)設(shè)備也比較簡(jiǎn)單，這樣超聲探傷檢測(cè)的成本也就很低，因此被廣泛應(yīng)用在很多領(lǐng)域中。

2 檢測(cè)的基本原理

結(jié)合上述對(duì)超聲探傷技術(shù)含義的分析可以看出，超聲波探傷技術(shù)可以分為反射和透射兩種方式，而反射相比于透射來講，它的精準(zhǔn)性更高，因此我們主要來分析反射的基本原理。反射的探傷原理為：當(dāng)脈沖發(fā)射器將超聲波利用探頭行短脈沖之后，送到具體的檢測(cè)物體中，而回波就能夠從檢測(cè)物件的缺陷處返回，并且在返回時(shí)，會(huì)有信號(hào)處理系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行處理，處理結(jié)果就能夠在示波器上顯示出來，同時(shí)示波器還能顯示出波形的幅度大小以及傳播的具體時(shí)間。這樣如果得知檢測(cè)物體中的聲速，就可以根據(jù)示波器上的現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)來計(jì)算出脈沖波的傳輸時(shí)間，進(jìn)而得出被檢測(cè)的物體的缺陷程度。

二、超聲探傷的具體分類

1 按照探傷原理進(jìn)行分類

超聲波探傷按照探究原理可以分為：脈沖反射法、穿透法以及共振法三種。脈沖反射法的工作原理是采用超聲波探頭將脈沖發(fā)射到被檢測(cè)物體中，依據(jù)反射波的現(xiàn)實(shí)結(jié)果來分析被檢測(cè)物體的缺陷情況。同時(shí)脈沖反射法又可以分為缺陷回波法、底波高度法以及多次底波法等。

2 按照耦合的方式進(jìn)行分類

按照耦合的方式可以將超聲波探傷技術(shù)分為接觸法、液浸法和非接觸法。

3 按照探傷的顯示方法進(jìn)行分類

按照探傷的顯示方法可以將超聲波探傷分為A型顯示、B型顯示以及C型顯示三種類型。這三種探傷儀的顯示現(xiàn)象會(huì)有所不同，A型顯示只會(huì)顯示被檢測(cè)物體的缺陷深度；B型顯示能夠顯示被檢測(cè)物體內(nèi)部的缺陷情況，即物體內(nèi)部缺陷的橫斷面形狀，這時(shí)示波器上的橫軸表示探頭在被檢測(cè)物體上的位置，縱軸表示被檢測(cè)物體缺陷的深度。而探頭在被檢測(cè)物體上的移動(dòng)情況跟示波管上掃描線的水平移動(dòng)情況是一樣的，因此應(yīng)該使用長(zhǎng)余輝示波管，確保檢測(cè)的圖像可以存留到熒光屏上，并且還能確保探頭的移動(dòng)速度符合要求；C型顯示探傷儀能夠顯示出被檢測(cè)物體的內(nèi)部缺陷的平面圖像。

4 按照智能方式進(jìn)行分類

以上所講到的探傷方法都是由人工進(jìn)行操作的，也被稱作是人工探傷。還有一種叫做超聲自動(dòng)探傷，它是指使用超聲波在被檢測(cè)物體或是探頭的移動(dòng)過程中，自動(dòng)檢測(cè)物體的缺陷程度并將其缺陷結(jié)果顯示出來。超聲自動(dòng)探傷主要用到的設(shè)備有帶閘門裝置的探傷儀、顯示裝置、探頭以及夾持設(shè)備等。按照探頭設(shè)置方式的不同還可以將其分為以下三種方式：一是直接接觸方式，這種方式適用于探傷速度不大，并且被檢測(cè)物體表面光滑的情況，如軌道、無縫鋼管等；二是局部水浸方式，這種方式在超聲波探傷檢測(cè)中比較常用，雖然還可以將其進(jìn)行細(xì)化分類，但是這些方式的工作原理都是一樣的；三是全水浸方式，這種方式適用于物體一些部位或是管類物體的精密探傷。

三、超聲探傷技術(shù)在無損檢測(cè)中的具體應(yīng)用

1 超聲探傷技術(shù)在壓力管道強(qiáng)度檢測(cè)中的應(yīng)用分析

超聲探傷技術(shù)在壓力管道的強(qiáng)度檢測(cè)中有著較好的應(yīng)用，主要是通過壓力管道的抗壓強(qiáng)度以及超聲波在壓力管道內(nèi)部的傳播聲速兩者之間的相關(guān)性來進(jìn)行檢測(cè)的，也就是說，如果壓力管道的彈性模量顯示得越大，那么壓力管道的強(qiáng)度就會(huì)越高，超聲波在檢測(cè)的時(shí)候就會(huì)有更快的傳播速度。很多的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，我們可以采用非線性的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行建模分析上面所提到的壓力管道的抗壓強(qiáng)度和超聲波在混凝土內(nèi)部的傳播聲速兩者之間的相關(guān)性，這樣就能夠得到強(qiáng)度和聲速兩者之間的曲線關(guān)系，進(jìn)而更加直觀形象地體現(xiàn)這兩者之間的相關(guān)性。在采用超聲探傷技術(shù)對(duì)壓力管道的強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，首先應(yīng)該把壓力管道的模版?zhèn)让孀鳛榫唧w的檢測(cè)面，并以200mm×200mm為一個(gè)檢測(cè)區(qū)域，還必須要確保所有的檢測(cè)物體上相鄰的兩個(gè)檢測(cè)區(qū)域的之間的距離不能大于2m；同時(shí)還要確保檢測(cè)面的平整度和整潔性，還要給完好無損的層面做必要的干燥處理工作。在對(duì)壓力管道強(qiáng)度的檢測(cè)過程中，還應(yīng)該確保所有檢測(cè)區(qū)域的相應(yīng)輻射和接收換能器要在同一直線上，以及被檢測(cè)壓力管道和換能器之間的有效耦合。最后，就可以從所得的數(shù)據(jù)表格中查找計(jì)算出所檢測(cè)壓力管道的強(qiáng)度。

2 超聲探傷技術(shù)在壓力容器厚度檢測(cè)中的具體應(yīng)用

在對(duì)壓力容器的厚度檢測(cè)中，采用超聲波探傷技術(shù)的工作原理為：超聲波可以由一種固體介質(zhì)反射到另一種固體介質(zhì)中，同時(shí)在這兩種不同的固體介質(zhì)表面發(fā)生反射和折射，根據(jù)聲阻抗率相差越大，反射速度就越大，反射信號(hào)就越強(qiáng)的的原理，我們就能識(shí)別出來超聲波的反射波，從而檢測(cè)出反射波所到達(dá)的準(zhǔn)確時(shí)間，再按照下列公式就能計(jì)算出壓力容器的厚度：H=1/2√［（CT）2-L2］， 式中：T為反射波的開始時(shí)間，C為超聲波在壓力容器內(nèi)部的聲速，L為兩個(gè)換能器之間的距離。

3 超聲探傷技術(shù)在壓力管道的裂縫檢測(cè)中的具體應(yīng)用

鍋爐、壓力管道的裂縫都會(huì)直接影響到鍋爐以及壓力管道的使用，如果壓力管道出現(xiàn)了一些缺陷，必然會(huì)直接影響到管道的使用性能和使用年限，因此可以采用超聲探傷技術(shù)做好壓力管道的裂縫檢測(cè)工作，從而確保壓力管道的使用性能。超聲探傷技術(shù)在壓力管道裂縫中的檢測(cè)原理為：首先應(yīng)該找出沒有缺陷的壓力管道，并計(jì)算出在距離為2a的壓力管道中的超聲波傳播聲速，記為to，再將超聲換能器放置在距裂縫兩側(cè)均為a長(zhǎng)度的位置，并計(jì)算出此時(shí)的超聲波的聲速，記為tc，然后再按照下列公式來計(jì)算壓力管道的裂縫長(zhǎng)度：dc=a√［（tc/to）2-1］。

總之，超聲探傷技術(shù)在很多領(lǐng)域的無損檢測(cè)中都有著較好的應(yīng)用，同時(shí)它在檢測(cè)中的優(yōu)勢(shì)也很明顯，而隨著我國經(jīng)濟(jì)技術(shù)的迅速發(fā)展，超聲探傷技術(shù)也在不斷發(fā)展、創(chuàng)新，并且超聲探傷技術(shù)又有著多種不同的分類，因此應(yīng)該結(jié)合具體的檢測(cè)物體或是檢測(cè)結(jié)構(gòu)，合理選用有效的超聲探傷技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，從而提升檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)性，進(jìn)而有效提升我國的科學(xué)技術(shù)水平，推動(dòng)我國科學(xué)技術(shù)的快速、穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類號(hào)：TG115

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